science
La « découverte chanceuse » des astrophysiciens explique comment les galaxies pourraient exister sans matière noire
Dans les simulations, les collisions provoquent la perte de matière des petits amas d’étoiles.
d’une manière nouvelle astronomie naturelle Une équipe internationale dirigée par des astrophysiciens de l’Université de Californie, d’Irvine et du Pomona College a rapporté que lorsque de plus petites galaxies entrent en collision avec de plus grandes galaxies, les plus grandes galaxies peuvent dépouiller les plus petites galaxies de leur matière noire – un matériau que nous ne pouvons pas voir directement, mais les astrophysiciens le croient Il existe parce que sans les effets de la gravité, ils ne peuvent pas expliquer des choses comme les mouvements des étoiles de la galaxie.
C’est un mécanisme qui a le potentiel d’expliquer comment les galaxies pourraient exister sans matière noire – quelque chose que l’on croyait auparavant impossible.
Tout a commencé en 2018 lorsque les astrophysiciens Shany Danieli et Pieter van Dokkum de[{ » attribute= » »>Princeton University and Yale University observed two galaxies that seemed to exist without most of their dark matter.
“We were expecting large fractions of dark matter,” said Danieli, who’s a co-author on the latest study. “It was quite surprising, and a lot of luck, honestly.”
The lucky find, which van Dokkum and Danieli reported on in a Nature paper in 2018 and in an Astrophysical Journal Letters paper in 2020, threw the galaxies-need-dark-matter paradigm into turmoil, potentially upending what astrophysicists had come to see as a standard model for how galaxies work.
Dark matter distribution in a simulated galaxy group, with brighter areas showing higher concentrations of dark matter. Circles show close-up images of the stellar light associated with two galaxies lacking dark matter. If these galaxies had dark matter, they would appear as bright regions in the main image. Credit:Morena et al.
“It’s been established for the last 40 years that galaxies have dark matter,” said Jorge Moreno, an astronomy professor at Pomona College, who’s the lead author of the new paper. “In particular, low-mass galaxies tend to have significantly higher dark matter fractions, making Danieli’s finding quite surprising. For many of us, this meant that our current understanding of how dark matter helps galaxies grow needed an urgent revision.”
The team ran computer models that simulated the evolution of a chunk of the universe – one about 60 million light years across – starting soon after the Big Bang and running all the way to the present.
The team found seven galaxies devoid of dark matter. After several collisions with neighboring galaxies 1,000-times more massive, they were stripped of most of their material, leaving behind nothing but stars and some residual dark matter.
“It was pure serendipity,” said Moreno. “The moment I made the first images, I shared them immediately with Danieli, and invited her to collaborate.”
Robert Feldmann, a professor at the University of Zurich who designed the new simulation, said that “this theoretical work shows that dark matter-deficient galaxies should be very common, especially in the vicinity of massive galaxies.”
UCI’s James Bullock, an astrophysicist who’s a world-renowned expert on low-mass galaxies, described how he and the team didn’t build their model just so they could create galaxies without dark matter – something he said makes the model stronger, because it wasn’t designed in any way to create the collisions that they eventually found. “We don’t presuppose the interactions,” said Bullock.
Confirming that galaxies lacking dark matter can be explained in a universe where there’s lots of dark matter is a sigh of relief for researchers like Bullock, whose career and everything he’s discovered therein hinges on dark matter being the thing that makes galaxies behave the way they do.
“The observation that there are dark matter-free galaxies has been a little bit worrying to me.” said Bullock. “We have a successful model, developed over decades of hard work, where most of the matter in the cosmos is dark. There is always the possibility that nature has been fooling us.”
But, Moreno said, “you don’t have to get rid of the standard dark matter paradigm.”
Now that astrophysicists know how a galaxy might lose its dark matter, Moreno and his collaborators hope the findings inspire researchers who look at the night sky to look for real-world massive galaxies they might be in the process of stripping dark matter away from smaller ones.
“It still doesn’t mean this model is right,” Bullock said. “A real test will be to see if these things exist with the frequency and general characteristics that match our predictions.”
As part of this new work, Moreno, who has indigenous roots, received permission from Cherokee leaders to name the seven dark matter-free galaxies found in their simulations in honor of the seven Cherokee clans: Bird, Blue, Deer, Long Hair, Paint, Wild Potato and Wolf.
“I feel a personal connection to these galaxies,” said Moreno, who added that, just as the more massive galaxies robbed the smaller galaxies of their dark matter, “many people of indigenous ancestry were stripped of our culture. But our core remains, and we are still thriving.”
Reference: “Galaxies lacking dark matter produced by close encounters in a cosmological simulation” by Jorge Moreno, Shany Danieli, James S. Bullock, Robert Feldmann, Philip F. Hopkins, Onur Çatmabacak, Alexander Gurvich, Alexandres Lazar, Courtney Klein, Cameron B. Hummels, Zachary Hafen, Francisco J. Mercado, Sijie Yu, Fangzhou Jiang, Coral Wheeler, Andrew Wetzel, Daniel Anglés-Alcázar, Michael Boylan-Kolchin, Eliot Quataert, Claude-André Faucher-Giguère and Dušan Kereš, 14 February 2022, Nature Astronomy.
DOI: 10.1038/s41550-021-01598-4
Funding for the work came from the National Science Foundation, sabbatical leave support for Moreno from Pomona College and the Harry and Grace Steele Foundation, and, for Danieli, from NASA through Hubble Fellowship grant HST-HF2-51454.001-A awarded by the Space Telescope Science Institute, which is operated by the Association of Universities for Research in Astronomy, Incorporated, under NASA contract NAS5-26555. Other collaborators include Francisco Mercado, Courtney Klein and Zachary Hafen, all from UCI.
« Spécialiste de la télévision sans vergogne. Pionnier des zombies inconditionnels. Résolveur de problèmes d’une humilité exaspérante. »
L'évolution de la croûte continentale terrestre au début de son histoire contient des indices sur les processus dynamiques qui ont façonné notre planète. Depuis des décennies, les scientifiques débattent d'un changement majeur dans la composition de la croûte terrestre survenu il y a environ 3 milliards d'années.
Si la tectonique des plaques a sans aucun doute joué un rôle, de nouvelles recherches de… Institut de géochimie de Guangzhou Remet en question l’idée des forces tectoniques comme cause principale. Cela indique un rôle surprenant dans l'augmentation de la chaleur au sein du manteau terrestre.
Le zircon dans l'histoire géologique de la Terre
Le zircon, un minéral exceptionnellement malléable, constitue un dépositaire essentiel de l'histoire géologique de la Terre. Ces cristaux proviennent des profondeurs de la roche en fusion et capturent les conditions de leur formation dans leur composition chimique unique.
Lorsque le zircon durcit, il encapsule les isotopes de divers éléments tels que l'oxygène, le hafnium et l'uranium. En examinant ces isotopes, les scientifiques acquièrent des informations inestimables sur l'âge et l'évolution de la croûte terrestre.
Cette analyse permet aux chercheurs de construire une chronologie détaillée des événements géologiques. Cela les aide à comprendre les processus dynamiques qui ont influencé la formation et la structure de la croûte continentale sur des milliards d’années.
Régénération de la croûte terrestre
L'analyse géochimique des cristaux de zircon a révélé un changement majeur dans la composition de la croûte terrestre il y a environ 3 milliards d'années. Ce métamorphisme, caractérisé par un changement dans les rapports isotopiques spécifiques, indique un processus de « rajeunissement » de la croûte terrestre – l'ajout de matériaux nouvellement formés à une croûte continentale plus ancienne.
Traditionnellement, le renouvellement de la croûte terrestre a été attribué à une activité tectonique mondiale accrue. Cette théorie indique que le mouvement de plaques tectoniques massives à la surface de la Terre a conduit au recyclage d'anciens matériaux de la croûte terrestre.
Cependant, de nouvelles recherches offrent une perspective différente. L'étude suggère que les changements souterrains pourraient avoir joué un rôle plus important dans le rajeunissement de la Terre qu'on ne le pensait auparavant.
Rôle de la chaleur du manteau
Les recherches mettent en évidence une augmentation significative de la chaleur émanant du manteau terrestre il y a environ trois milliards d'années. L'augmentation de l'énergie thermique pourrait être causée par des changements dans les processus de désintégration radioactive au sein du manteau.
Cela a entraîné une augmentation du dégagement de chaleur. Les conséquences d’une augmentation de la température du manteau sur la croûte située au-dessus pourraient être énormes. Une chaleur intense peut provoquer une fonte partielle des régions inférieures de la croûte, conduisant éventuellement à la formation de mares de magma à la limite croûte-manteau.
À mesure que ce magma nouvellement formé s’élève et interagit avec les matériaux crustaux existants, il entraînera des changements dans la composition de la croûte. Ces modifications conduisent souvent à la formation de nouveaux types de roches et laissent des signatures géochimiques distinctes.
De tels changements sont particulièrement visibles dans les cristaux de zircon trouvés dans ces roches. Le zircon, grâce à sa capacité à encapsuler et à préserver les signatures chimiques de son environnement de formation, constitue un excellent enregistreur de ces processus.
En analysant la composition isotopique et élémentaire du zircon, les scientifiques peuvent retracer ces événements transformateurs dans la croûte terrestre, obtenant ainsi un aperçu des interactions dynamiques entre la chaleur du manteau et les structures crustales sus-jacentes.
Retravailler la croûte terrestre et la croissance des continents
Il semble que le remodelage de la croûte terrestre dû à l'augmentation de la température du manteau ait été un facteur décisif dans l'expansion des masses continentales de la planète. À mesure que le manteau se réchauffait, la croûte inférieure fondait et générait du magma flottant.
Une fois durci, le nouveau matériau ajoute du volume et de la flottabilité à la coque, l'épaississant ainsi efficacement. Ce processus a probablement contribué de manière significative à la création et à la stabilité de grandes masses continentales.
L’épaississement de la croûte dû à l’ajout de magma nouvellement formé provenant des profondeurs de la Terre offre une perspective alternative aux vues traditionnelles qui mettent l’accent sur les activités tectoniques de surface, telles que les mouvements des plaques, comme principaux moteurs de la croissance continentale.
Le modèle basé sur la température met l’accent sur l’importance des processus géodynamiques internes, montrant à quel point la dynamique de la Terre est intimement liée aux changements observés à la surface.
En reconnaissant le rôle de la chaleur du manteau dans la formation des continents terrestres, les scientifiques mettent en évidence l'interconnexion entre les processus internes de la planète et ses caractéristiques géologiques externes.
Cette approche remet non seulement en question l'accent traditionnel mis sur la tectonique de surface, mais enrichit également notre compréhension de l'histoire géologique de la Terre en montrant comment les conditions souterraines influencent le développement et l'évolution des structures continentales.
L'évolution de la Terre reconsidérée
Cette recherche appelle à reconsidérer notre compréhension des années de formation de la Terre. Alors que les zones de subduction (où une plaque tectonique s'enfonce sous une autre) étaient actives au début de la Terre, leur influence sur la croissance de la croûte pourrait avoir été complétée par des processus profonds du manteau.
Élucider l'interaction entre la thermodynamique interne et la tectonique de surface est crucial pour construire un modèle complet de l'évolution de notre planète.
L'étude d'anciens cristaux de zircon met en lumière l'histoire complexe de la croûte continentale terrestre. Si les forces tectoniques restent essentielles, ces recherches soulignent l’importance de la chaleur interne dans la formation des continents que nous habitons.
La poursuite des recherches sur l'histoire profonde de la Terre améliorera sans aucun doute notre compréhension de sa transformation remarquable au cours de milliards d'années et donnera un aperçu des caractéristiques uniques qui rendent notre planète habitable.
L'étude est publiée dans la revue Lettres de recherche géophysique.
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Tester une nouvelle technologie de cartographie 3D pour transformer l’exploration spatiale et bénéficier aux industries sur Terre
Centre spatial Kennedy, Floride., 26 avril 2024 /PRNewswire/ — Lorsque vous partez en voyage, vous pouvez rechercher une carte pour vous aider à naviguer dans votre voyage ou allumer le GPS sur votre téléphone. Mais que se passe-t-il si la destination est sur une autre planète et qu’il n’y a pas de carte ? Un nouveau projet parrainé par le Laboratoire national de la Station spatiale internationale (ISS) peut aider. Cette enquête, appelée Multi-Resolution Scanner (MRS), exploitera le système robotique volant libre Astrobee de la NASA sur la station spatiale pour tester une nouvelle technologie de cartographie 3D capable de produire des cartes détaillées d'environnements distants.
Le projet, une collaboration entre Boeing et le CSIRO (une agence gouvernementale australienne responsable de la recherche scientifique), souligne l'importance des partenariats internationaux tout en s'appuyant sur la riche histoire du duo dans l'industrie spatiale mondiale. comme Australie L'agence scientifique nationale, le CSIRO, a contribué de manière significative au secteur spatial. Par exemple, lors de l'alunissage d'Apollo 11 en 1969, le radiotélescope Parkes du CSIRO, Moreang, a reçu des signaux de télévision de cet événement historique qui ont été regardés par près de 600 millions de téléspectateurs dans le monde. Aujourd’hui, l’organisation travaille sur un projet qui profitera non seulement aux futures missions d’exploration, mais également aux principales industries de la planète.
MRS est conçu pour créer rapidement des cartes 3D de divers environnements avec des détails sans précédent, comme une station spatiale ou même un tube de lave sur la Lune ou sur Mars. « Nous utiliserons les robots volants libres Astrobee de la NASA pour tester le MRS, ce qui nous permettra de créer des cartes 3D du module Kibo de la station spatiale », a déclaré Mark Elmotti, chef du groupe de recherche au CSIRO. « La technologie que nous utilisons combine plusieurs capteurs, ce qui compense les faiblesses de chacun d'entre eux et fournit des données de trajectoire 3D haute résolution et plus précises pour comprendre comment le robot se déplace dans l'espace. »
Que ce soit à bord de la station spatiale ou à la surface de Mars, les explorateurs robotiques doivent utiliser des capteurs embarqués et des algorithmes de perception pour construire des cartes détaillées de l'environnement tout en déterminant simultanément leur emplacement au sein de celui-ci. Cette capacité est appelée localisation et mappage simultanés, ou SLAM. MRS s'appuie sur un logiciel de photogrammétrie avancé appelé Stereo-Depth Fusion et sur la technologie 3D SLAM, que le CSIRO appelle Wildcat. Le logiciel permet au MRS de cartographier, d’analyser et de naviguer de manière indépendante dans son environnement.
Pour vérifier que le programme fonctionne dans l'espace, Elmuti et son équipe cartographient un emplacement connu sur la station spatiale : le module Kibo. L'enquête sur la station spatiale a débuté en mars La 30e mission de services de réapprovisionnement commercial (CRS) de SpaceX, sous contrat avec la NASA. Une fois arrivé à la station, le MRS a été installé dans l'un des trois robots Astrobee.
Commencer avec Kibo permet à l’équipe de vérifier les cartes résultantes et de les comparer avec des contrôles pour voir dans quelle mesure la technologie fonctionne en microgravité. Des expériences au sol antérieures ont montré que les capacités de cartographie et de positionnement très précises du logiciel peuvent permettre à des robots comme Astrobee de naviguer avec succès dans des environnements dangereux, complexes et non structurés sans GPS ou autres informations de positionnement externes.
En cas de succès, MRS pourrait s'étendre à d'autres modules de la station spatiale, augmentant ainsi ses capacités de cartographie. Les résultats de cette enquête contribueront à faire progresser la technologie au point où elle pourra être utilisée dans les futures missions de vols spatiaux et les efforts d’exploration. La Station spatiale internationale est habitée en permanence depuis plus de 20 ans, mais les futures stations spatiales ne seront peut-être pas toutes habitées par des humains. La passerelle lunaire prévue par la NASA, ainsi que d'autres avant-postes dans l'espace, pourraient être peuplés principalement de robots. Cette technologie permettra aux assistants robotiques de maintenir les systèmes en fonctionnement autonome lorsque les humains ne sont pas là.
« Boeing s'engage à fournir des capacités améliorées et une sécurité renforcée pour les vols vers la Lune et au-delà », a-t-elle déclaré. Scott CopelandDirecteur de l'intégration de la recherche sur la Station spatiale internationale chez Boeing. « Cela nécessite l'intersection des missions de l'équipage et des robots, et la technologie de numérisation multi-résolution démontrée à bord de notre banc d'essai en orbite terrestre basse sera un outil puissant pour nous aider à atteindre ces objectifs. »
Nous verrons peut-être un jour une version du MRS sur d’autres planètes, installée sur des rovers ou des hélicoptères qui utilisent cette technologie pour cartographier le terrain et explorer des ressources précieuses. MRS peut également identifier les dommages potentiels causés aux engins spatiaux dus à des micrométéorites ou à d’autres impacts, ce qui est particulièrement utile sur les sites sans équipage de manière continue, renforçant ainsi la valeur des robots soignants. La technologie MRS peut également bénéficier à de nombreuses industries sur Terre, telles que l’exploitation minière et les secours en cas de catastrophe.
Apprenez-en davantage sur Astrobees et sur la manière dont d'autres enquêtes parrainées par le Laboratoire national de l'ISS utilisent des assistants robotiques dans le dernier numéro de en haut®le journal officiel du Laboratoire national de la Station spatiale internationale. est en train de lire « Robots volants libres dans l'espace : comment de vrais robots testent les nouvelles technologies. »
Pour télécharger une image haute résolution de cette version, cliquer ici.
À propos du Laboratoire national de la Station spatiale internationale :
La Station spatiale internationale (ISS) est un laboratoire unique qui permet des recherches et des développements technologiques impossibles sur Terre. En tant qu'institution de service public, le Laboratoire national de l'ISS permet aux chercheurs de tirer parti de cette installation multi-utilisateurs pour améliorer la qualité de vie sur Terre, faire évoluer les modèles commerciaux spatiaux, faire progresser les connaissances scientifiques de la main-d'œuvre future et développer un marché durable et évolutif dans les pays à faible revenu. pays à revenus. L'orbite terrestre. Grâce à ce laboratoire national en orbite, les ressources de recherche de l'ISS sont disponibles pour soutenir les initiatives scientifiques, technologiques et éducatives non-NASA émanant d'agences gouvernementales américaines, d'établissements universitaires et du secteur privé. Le Centre pour l'avancement de la science dans l'espace (CASIS™) gère le Laboratoire national de la Station spatiale internationale, dans le cadre d'un accord de coopération avec la NASA, facilitant l'accès à un environnement de recherche permanent en microgravité, à un point d'observation puissant en orbite terrestre basse et à des conditions difficiles. et des conditions diverses. depuis l'espace. Pour en savoir plus sur le Laboratoire national de la Station spatiale internationale, visitez Notre emplacement.
En tant qu'organisation à but non lucratif de type 501(c)(3), CASIS accepte les dons d'entreprises et de particuliers pour contribuer à faire progresser la science dans l'espace au profit de l'humanité. Pour plus d'informations, visitez notre site web Page de dons.
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6905 N. Wickham Road, Suite 500, Melbourne, FL 32940 · 321.253.5101 · www.ISSNationalLab.org |
Source : Laboratoire national de la Station spatiale internationale
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Nous connaissons tous les anneaux magiques de Saturne, mais Jupiter a-t-il des anneaux ? Oui elle est comme ça.
Eh bien, Jupiter n'a pas de grands anneaux clairement définis comme celui de Saturne, mais ils existent.
En fait, les anneaux de Jupiter sont si faibles qu'ils sont invisibles à l'œil nu et extrêmement difficiles à détecter, même avec des télescopes puissants. Mais ils sont bel et bien là.
Ils ont été observés et photographiés par les vaisseaux spatiaux Voyager et Galileo, la mission Cassini, le télescope Keck et, plus récemment, par le télescope spatial James Webb.
Combien d’anneaux Jupiter a-t-il ?
Jupiter possède quatre structures annulaires principales.
En regardant vers l'extérieur de la planète elle-même, il y a un épais « anneau corona » intérieur, d'une épaisseur de 12 500 km.
Puis « l'anneau principal » qui est très brillant et très fin, seulement 30 kilomètres d'épaisseur par endroits.
Et deux « anneaux fins » épais mais très ternes.
L'anneau aréolaire est de couleur neutre ou bleuâtre, tandis que les anneaux principal et filamenteux ont une couleur rougeâtre.
Formation des anneaux de Jupiter
On pense que les anneaux entourant Jupiter sont constitués de matériaux – principalement sous la forme de très fines particules de poussière – précédemment éjectés des lunes Metis et Adrastia à la suite de collisions avec des astéroïdes, des météorites ou des comètes.
La question de savoir si les anneaux sont aussi vieux que Jupiter lui-même ou s'ils se sont formés plus tard est une question à laquelle on n'a pas encore répondu.
Découverte
Les anneaux de Jupiter sont si faibles que nous n'avions aucune idée de leur existence jusqu'à ce que les images soient renvoyées par la sonde spatiale Voyager 1 en 1979.
Ce que nous en savons aujourd'hui provient principalement des images supplémentaires réalisées par les missions Galileo et Cassini de la NASA à la fin des années 1990 et au début des années 2000, ainsi que des observations faites par le télescope spatial Hubble et le télescope Keck au sol.
Les scientifiques pensent maintenant que c'est la gravité des quatre grandes lunes galiléennes de Jupiter (Ganymède, Callisto, Io et Europe) qui a empêché Jupiter de former de grands anneaux sophistiqués comme ceux entourant sa voisine géante gazeuse, Saturne.
Photos des anneaux de Jupiter
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